Inleiding: Gedreven door zowel CO2-emissiedoelstellingen als strenge milieuregels, zijn afvalwaterzuivering en hergebruik van hulpbronnen in de steenkoolvergassing en steenkoolchemische industrie al lang geleden getransformeerd van een "facultatieve" naar een "verplichte" kwestie.
Chemisch afvalwater uit steenkool is complex-en bevat hoge concentraties CZV, ammoniakstikstof, totaal stikstof, cyanide, fenolen en andere recalcitrante verontreinigende stoffen. De kwaliteit van het gezuiverde afvalwater fluctueert aanzienlijk na biologische zuivering. Traditionele "multi{3}}mediafiltratie + organische ultrafiltratie"-processen hebben te kampen met een lage flux, gemakkelijke vezelbreuk, frequente reiniging en een korte levensduur, waardoor het moeilijk wordt om aan de eisen voor hergebruik te voldoen. Bestaat er een technologie die de voorbehandeling kan vereenvoudigen, schommelingen in de waterkwaliteit kan weerstaan, stabiel kan werken met een hoge flux en zijn prestaties op de lange termijn kan behouden?
Het antwoord is: keramische ultrafiltratiemembranen.
Gegevens bewijzen dat keramische ultrafiltratiemembranen stabiel kunnen werken bij een hoge flux van 150-180 LMH zonder multimediafilters, met een CEB-cyclus van meer dan 12 uur en een CIP-cyclus van meer dan 1 maand. De flux is drie tot vier keer zo groot als die van traditionele organische membranen, waardoor het misschien wel de "ultieme oplossing" is voor hergebruik van afvalwater in de kolenchemische industrie.
I. Hergebruik van afvalwater in de kolenchemische industrie: drie onvermijdelijke pijnpunten
De chemische afvalwaterbehandeling van steenkool volgt doorgaans een route van "homogenisatie → biologische behandeling → diepe filtratie → hergebruik." Hoewel biologische eenheden (gemodificeerde SBR's) CZV en ammoniakstikstof aanzienlijk kunnen verminderen, heeft het effluent nog steeds te lijden onder grote schommelingen in de troebelheid, resterende zwevende vaste stoffen (SS) en gemakkelijke penetratie van organisch materiaal. Het direct introduceren van omgekeerde osmose zal vervuiling van membraanelementen, frequente reiniging en een kortere levensduur veroorzaken.
Traditionele geavanceerde afvalwaterzuiveringsprocessen maken gebruik van multi-mediafilters + organische holle vezel-ultrafiltratie, wat drie grote tekortkomingen in de praktijk aan het licht brengt:
* **Complexe voorbehandeling en grote footprint:** Vereist multi-mediafiltratie en actieve koolfiltratie, wat resulteert in lange processen, hoge investeringen en omslachtig onderhoud.
* **Organische membranen zijn gevoelig voor vezelbreuk en waterpenetratie:** Kunststof membraanvezels hebben een lage sterkte en breken gemakkelijk, wat leidt tot penetratie van SS (zwevende vaste stoffen) en troebelheid, waardoor daaropvolgende RO-systemen worden verontreinigd.
* **Lage flux en frequente reiniging:** De operationele flux bedraagt slechts 50-60 LMH, CEB-reiniging is elke 1-2 uur vereist en CIP-reiniging elke 1-2 weken, wat resulteert in lange stilstand en hoge onderhoudskosten.
De belangrijkste pijnpunten van de afvalwaterzuivering in de kolenchemische industrie zijn: grote schommelingen in de waterkwaliteit (CZV 50-150 mg/l, troebelheid 2-10 NTU), de complexe samenstelling van verontreinigende stoffen en de eis van langdurig stabiel hergebruik, waar traditionele processen eenvoudigweg niet tegen bestand zijn.
II. Keramische ultrafiltratiemembranen: waarom presteren ze beter dan organische membranen?
Keramische ultrafiltratiemembranen worden bij hoge temperaturen uit -aluminiumoxide gesinterd, wat inherent 'hardcore-eigenschappen' bezit. Vergeleken met organische ultrafiltratiemembranen hebben ze revolutionaire voordelen: keramische membranen zijn duurzamer, robuuster, hebben een hogere flux en zijn eenvoudiger te onderhouden, perfect geschikt voor de zware omstandigheden van kolenchemisch afvalwater.
III. Pilot-schaal Kernresultaten: gegevens spreken voor zich
(1) Hoge-stabiele werking
Het keramische ultrafiltratiemembraan werkte stabiel bij een flux van 157 LMH en bereikte een maximum van 180 LMH, wat 3-4 keer zoveel is als die van traditionele organische membranen (50-60 LMH). Voor hetzelfde waterbehandelingsvolume wordt het aantal membraanmodules met 75% verminderd, waardoor de rackinvestering aanzienlijk wordt verlaagd.
(2) Ultra-lange reinigingscyclus
CEB (Online Chemical Cleaning) cycle: >12 uur/cyclus (organische membranen 1-2 uur/cyclus);
CIP (Offline Chemical Cleaning) cycle: >1 maand (organische membranen 1-2 weken/cyclus);
Herstelpercentage bij reiniging: bijna 100%, zonder verslechtering van de membraanprestaties.
(3) Extreem stabiele permeaatwaterkwaliteit
Permeaattroebelheid:<0.04 NTU;
Doordringen SDI:<2;
Voldoet volledig aan de eisen voor voedingswater voor omgekeerde osmose en kan direct worden hergebruikt in circulerende watersystemen en ontziltingssystemen.
(4) Sterke weerstand tegen schommelingen in de waterkwaliteit
Ondanks de hoge- frequentie en aanzienlijke schommelingen in de CZV en troebelheid van het voedingswater, blijft de kwaliteit van het permeaatwater van het keramische membraan consistent stabiel zonder risico op penetratie, waardoor het pijnpunt in de industrie van organische membranen wordt opgelost waar "fluctuaties in de waterkwaliteit leiden tot buitensporige effluentnormen."
IV. Technische waarde: de optimale oplossing voor hergebruik van chemisch afvalwater uit steenkool
Deze pilottest verifieerde grondig de technische haalbaarheid van keramische ultrafiltratiemembranen voor hergebruik van kolenchemisch afvalwater, wat vier kernwaarden met zich meebracht:
1. Extreem vereenvoudigde processtroom en aanzienlijk lagere investeringen
De eliminatie van voorbehandelingseenheden zoals zuiveringsinstallaties, multi-mediafilters en actieve koolfilters verkort de processtroom met 60%, vermindert het vloeroppervlak met 50% en vermindert de investeringen in civiele techniek en apparatuur met meer dan 30%. 2. Lagere exploitatie- en onderhoudskosten, wat tijd en moeite bespaart
De levensduur van het membraan wordt 2 tot 5 keer verlengd, de jaarlijkse vervangingskosten worden met 80% verlaagd;
Reinigingscycli zijn meer dan 10 keer verlengd, stilstand is met 90% verminderd;
Er is geen noodzaak voor frequente vervanging van filtermedia of onderhoud van de voorbehandelingsapparatuur, de arbeidskosten zijn met 50% verlaagd.
3. Verhoogd hergebruikpercentage, water- en koolstofreductie
Het waterterugwinningspercentage van het systeem is met meer dan 2% gestegen, het zoetwaterverbruik is aanzienlijk verminderd en de lozing van afvalwater is verminderd, wat perfect aansluit bij de beleidsvereisten van de kolenchemische industrie op het gebied van "waterbehoud, emissiereductie en hergebruik van hulpbronnen".
4. Bescherming van daaropvolgende membraansystemen, langere levensduur
Extreem lage troebelheid en SDI in het geproduceerde water, geen penetratie van verontreinigende stoffen, omgekeerde osmose/nanofiltratie membraanreinigingsfrequentie met 70% verminderd, levensduur verlengd met 3-5 jaar, waardoor de bedrijfskosten verder worden verlaagd.
V. Conclusie: keramische membranen zullen het landschap van de chemische afvalwaterzuivering van steenkool hervormen
De kolenchemische afvalwaterzuiveringsindustrie luidt een technologische revolutie in waarbij keramische membranen de organische membranen vervangen.
Uit gegevens blijkt dat keramische ultrafiltratiemembranen afvalwater van steenkoolchemische en biochemische processen rechtstreeks kunnen behandelen, waardoor de noodzaak voor multi-media-voorbehandeling wordt geëlimineerd. Ze bieden een hoge doorvoer, lange cyclustijden, weerstand tegen schommelingen en gebruiksgemak en onderhoud, waardoor ze in alle opzichten ruimschoots beter presteren dan traditionele organische ultrafiltratieprocessen.
Voor steenkoolchemische bedrijven zoals steenkoolvergassing, synthetische ammoniak, methanol en cokesfabrieken:
Nieuwe projecten: Door directe toepassing van keramische ultrafiltratietechnologie wordt afvalwaterhergebruik in één stap bereikt;
Upgradeprojecten: het vervangen van organische ultrafiltratie door multi{0}}mediafiltratie verbetert snel de normen en efficiëntie.
Keramische ultrafiltratiemembranen zijn niet alleen een "bonus" voor de chemische afvalwaterbehandeling van steenkool, maar een essentiële optie voor het bereiken van standaard hergebruik, kostenreductie en efficiëntieverbetering!
